JP2003051114A

JP2003051114A - 情報記録媒体、および光ピックアップ装置、並びに情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2003051114A
Application number: JP2001239548A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Hirai; 秀明平井; Kenya Yokoi; 研哉横井; Yasuyuki Nakamura; 康行中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】波長多重に伴なうフォーカス信号の劣化を防
ぎ、蛍光信号よりも大きな信号レベルを確保し、高Ｓ／
Ｎ比のフォーカス信号，トラック信号を検出する。【解決手段】第１の検出系２０により第１の物質中ま
たは第２の物質中からの戻り光に基づいてフォーカスエ
ラー信号を生成し、この第１の検出系２０と第２の検出
系２１において観測されたフォーカスエラー信号のゼロ
クロス位置の差分を求め、第２の検出系２１で観測され
たフォーカスエラー信号に加算し、フォーカスサーボに
よる合焦位置を補正する。これにより光ビームは蛍光が
最大発色する位置で合焦するように制御される。境界面
における光源光の反射光を用いているため、波長多重に
伴なうフォーカス信号の劣化が防げ、蛍光成分によりフ
ォーカス信号を生成した場合より大きな信号レベルを確
保でき、高Ｓ／Ｎ比のフォーカス制御が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に情報の記
録再生を行う情報記録媒体とこれを用いる光ピックアッ
プ装置、およびそれを備えた情報記録再生装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】情報記録媒体の１つとして記録密度が６
５０ＭＢのＣＤ（Compact Disc）が実現されている。ま
た、近年、ＣＤよりも高容量のＤＶＤ（Digital Versat
ile Disk）が実現されている。しかしながら、記憶容量
的な要求はＤＶＤの１層では満足されていない。そこで
記録層を１層ではなく複数の層で構成するいわゆる多層
ディスクとすることにより１層の高密度化を図ったディ
スクが開示されている。

【０００３】例えば、多層ディスクに記録再生を行うた
めの光ピックアップ装置として、特開２０００−１９５
０６５号公報，特開２０００−０７６６９３号公報，特
表２０００−５１２０６１号公報に記載される構成が開
示されている。従来の光ピックアップの構成としては、
図１４に示すように、光ディスク１の下方には、光学ヘ
ッド１０が設けられ、光ディスク１に対する蛍光性物質
層の特性変化を用いてデータの記録、あるいは光ディス
ク１に記録されているデータの再生がピットの発光によ
り行われる。

【０００４】光ディスク１は、図示しない回転機構によ
り所定回転数で回転され、また、所定のピット列のトラ
ックに後述する光検出器からの出力信号を用いてトラッ
キングできるようになっている。この光学ヘッド１０に
は、対物レンズ１１が支持されており、対物レンズ１１
は、駆動コイル１２によってフォーカシング方向（レン
ズの光軸方向）に移動可能とされている。また、レーザ
制御回路５によって半導体レーザ１４が駆動されて、光
ビーム（レーザ光）を発生するようになっている。

【０００５】そして、レーザ制御回路５によって駆動さ
れる半導体レーザ１４より発生された光ビームは、コリ
メートレンズ１５、ビームスプリッタ１６、対物レンズ
１１を介して光ディスク１上に照射され、この光ディス
ク１からの反射光は、対物レンズ１１、ビームスプリッ
タ１６、集光レンズ１７を介して光検出器１８に導かれ
る。光検出器１８の出力信号は、増幅用のアンプ６を介
してフォーカッシング制御回路７とデータ再生回路８に
出力される。フォーカッシング制御回路７は、アンプ６
からの出力信号を基準値と比較する比較器７ａを有し、
この比較器７ａの出力により所望の蛍光性物質膜３への
フォーカッシングを制御する。比較器７ａの差に応じて
フォーカス点に関する信号（フォーカス誤差信号）が駆
動回路７ｂに供給され、フォーカシング駆動コイル１２
に制御され、光ビームが光ディスク１の所望の蛍光性物
質膜３上でジャストフォーカスとなるように制御され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの光ピックアッ
プ装置では、光ビームが蛍光性物質膜に照射されること
により、書き込み時は蛍光性物質の特性が変化し、読み
取り時は前記書き込み時に蛍光性物質の特性が変化して
いる蛍光性物質が発光する。このため、読み取り時に
は、蛍光性物質が発光するか否かを、光検出器により検
出するようになっている。そして、これらの光ピックア
ップ装置では、光ビームが所望の蛍光性物質膜の層にフ
ォーカッシング、およびトラッキングされている状態
で、蛍光性物質の特性変化を用いてデータの記録あるい
は再生を行う必要があり。前記従来技術では、いずれも
蛍光性物質で発色された光ビームでフォーカス制御、ト
ラック制御することが開示されている。

【０００７】しかしながら、第１として、蛍光性物質の
ような一波長の励起により、ある波長範囲の発色を起こ
す情報記録媒体においてはレンズ系の色収差の影響によ
り、図１５のような各波長でオフセットしたＳ字の重ね
合せが蛍光発光のＳ字曲線となる。ここで各波長での検
出器の受光量には、図３のような蛍光発光の分布が重み
として加わり、結果、図１６のようなＳ字曲線となる。
このように、一波長のＳ字曲線に比べ、対象性の劣化，
振幅低下などの信号劣化が確認される。

【０００８】また、第２に、蛍光性物質の発光量は、励
起光に比べ非常に小さく安定なフォーカス制御，トラッ
ク制御は困難であるというような課題がある。

【０００９】本発明では、前記従来の課題を解決するこ
とを指向するものであり、蛍光性物質の発光でなく、各
層の界面で反射した光源光（励起光）を用いてフォーカ
ス制御，トラック制御を行うことにより前記課題を解決
している。すなわち、波長多重に伴なうフォーカス信号
の劣化を防ぎ、蛍光信号よりも大きな信号レベルを確保
して、高Ｓ／Ｎ比のフォーカス信号，トラック信号の検
出を可能とする、情報記録媒体、および光ピックアップ
装置、並びに情報記録再生装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１に記載の光ピックアップ装置
は、屈折率ｎ１の第１の物質と、屈折率ｎ２（≠ｎ１）
の第２の物質が積層された情報記録媒体に情報の記録再
生を行う光ピックアップ装置であって、第１の物質中ま
たは第２の物質中からの戻り光に基づいて情報信号を生
成する第１の検出系と、第１の物質と第２の物質の境界
面からの戻り光に基づいてトラックエラー信号またはフ
ォーカスエラー信号を生成する第２の検出系とを備えた
構成によって、第１または第２の物質として蛍光材料を
用いたとき、波長多重に伴なうフォーカスエラー信号の
劣化が防げ、蛍光信号よりも大きな信号レベルを確保で
きることから高Ｓ／Ｎ比のフォーカスエラー信号，トラ
ックエラー信号を検出することができる。

【００１１】また、請求項２〜４の記載によれば、請求
項１の光ピックアップ装置は、前記第１の検出系に、情
報記録媒体の第１の物質中または第２の物質中からの戻
り光に基づいてフォーカスエラー信号を生成する手段を
備え、第１の検出系と第２の検出系とにより観測された
フォーカスエラー信号のゼロクロス位置の差分を求め、
第２の検出系により生成されたフォーカスエラー信号に
加算して、フォーカスサーボにおける合焦位置を補正し
たこと、また、前記第１の検出系により観測された情報
信号の最大位置と、第２の検出系により観測されたフォ
ーカスエラー信号のゼロクロス位置との差分を求め、第
２の検出系により生成されたフォーカスエラー信号に加
算して、フォーカスサーボにおける合焦位置を補正した
こと、また、前記第２の検出系により生成されたフォー
カスエラー信号に、情報記録媒体の第１の物質または第
２の物質の膜厚の略１／２のデフォーカス量を加算し
て、フォーカスサーボにおける合焦位置を補正した構成
によって、フォーカスサーボの合焦位置を補正して、蛍
光信号が最大となる情報信号のＳ／Ｎ比が確保された状
態でフォーカス制御を行うことができる。

【００１２】また、請求項５，６の記載によれば、請求
項１〜４の光ピックアップ装置は、前記第２の検出系
に、略直線偏光の光ビームが照射されると無偏光の光ビ
ームを発光する第１または第２の物質からの光源光と同
一方向の直線偏光成分の光ビームを分離して導き、第１
の検出系に、光源光と同一方向の直線偏光成分以外の光
ビームを分離して導く光ビームの光路変更手段を備えた
こと、または、前記第１の検出系に、波長λ１の光ビー
ムが照射されると波長λ２〜λ３の光ビームを発光する
第１または第２の物質からの波長λ２〜λ３の光ビーム
を分離して導き、第２の検出系に、波長λ１の光ビーム
を分離して導く光ビームの光路分離手段を備えた構成に
よって、第１，第２の物質の境界面において反射した光
源光が、第１，第２の物質中から発光する光ビームに比
べ同等以上のときにも、第１の検出系において、第１ま
たは第２の物質中から発光する情報信号に、第１，第２
の境界面で反射した信号が混ざることなく、Ｓ／Ｎ比を
確保して情報信号を読み取ることができる。

【００１３】また、請求項７，８の記載によれば、請求
項１〜６の光ピックアップ装置は、前記第１の検出系の
前段に、光源光と同一方向の直線偏光成分の光ビームを
不透過とし、光源光と同一方向の直線偏光成分以外の光
ビームを透過するフィルタ手段を備えたこと、または、
前記第１の検出系の前段に、波長λ１の光ビームを不透
過とし、波長λ２〜λ３の光ビームを透過するフィルタ
手段を備えた構成によって、第１，第２の物質の境界面
で反射した光源光が、光路分離手段において取り除きき
れなかったときにも、第１の検出系が、第１または第２
の物質中から発する情報信号に、第１，第２の境界面よ
り反射した信号が混ざることなく、Ｓ／Ｎ比を確保して
情報信号を読み取ることができる。

【００１４】また、請求項９，１０の記載によれば、請
求項１〜８の光ピックアップ装置は、前記第１の検出系
または第２の検出系に、受光素子としてアバランシェフ
ォトダイオードを用いたこと、さらに、前記アバランシ
ェフォトダイオードにおいて、任意の波長域の光ビーム
を発光する第１または第２の物質の発光によって、蛍光
分布の最大となる波長と、増倍率が最大となる波長とを
略一致させた構成によって、受光素子として従来使用さ
れているフォトダイオードに比べ、読み出し回路の雑音
寄与分を等価的に増倍率分の１にして、高Ｓ／Ｎ比を図
ることができ、さらに、情報信号の読み取り効率を確保
することができる。

【００１５】また、請求項１１〜１３の記載によれば、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ
装置に用いる情報記録媒体であって、積層される第１の
物質と第２の物質との屈折率差を、０．１以上としたこ
と、また、前記情報記録媒体における第１または第２の
物質に、蛍光特性を有する物質を用いたこと、また、前
記情報記録媒体における第１の物質と第２の物質との境
界面に、波長λ１／（８×屈折率ｎ１）の深さの溝を形
成した構成よって、第１，第２の物質の境界面における
反射率が（０．１）＾２／（ｎ１＋ｎ２）＾２以上とな
り、光ピックアップ装置においてフォーカス信号，トラ
ック信号のＳ／Ｎ比を確保して検出すること、また、高
透過率特性によって多層化した記録ができ、さらに、プ
ッシュプル信号の振幅が十分に確保され、Ｓ／Ｎ比を確
保したトラックエラー信号を生成する情報記録媒体を実
現できる。

【００１６】また、請求項１４の記載によれば、請求項
１〜１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を
備えた情報記録再生装置であって、情報記録媒体に情報
の記録再生を行う第１および第２の検出系を設けた光ピ
ックアップ装置を搭載した構成によって、安定したフォ
ーカス制御，トラック制御を行う情報記録再生装置を実
現できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける実施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけ
る光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図であ
る。ここで、前記従来例を示す図１４において説明した
構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには
同一の符号を付してこれを示す。

【００１９】図１（ａ）に示すように、直線偏光の光ビ
ームを出射する半導体レーザ１４、半導体レーザ１４か
らの光ビームを収束して平行光にするコリメートレンズ
１５、コリメートレンズ１５からの光ビームを通過させ
ると共に、多層情報記録媒体１からの反射光を偏向する
ビームスプリッタ１６、多層情報記録媒体１の任意の層
に対して開口数や球面収差等の光学特性を最適化するＮ
Ａ変換素子１３、光ビームを集光する対物レンズ１１、
ビームスプリッタ１６からの多層情報記録媒体１の反射
光の偏光状態，波長などにより選択的に光ビームを分配
する光路分離手段２２、集光レンズ２３とシリンドリカ
ルレンズ２４、受光素子２５から構成される情報信号を
検出するための第１の検出系２０、光の偏光状態，波長
などにより選択的に光ビームを透過させるフィルタ手段
２９、集光レンズ２６とシリンドリカルレンズ２７、受
光素子２８から構成されるサーボ信号を検出するための
第２の検出系２１を有している。また、図１（ｂ）は、
受光素子２５，２８の４分割受光面の構成を示す図であ
る。

【００２０】以下に本実施の形態１における多層情報記
録媒体の構成、光ピックアップ装置を構成している部
品、およびサーボエラー信号生成方法、フォーカス補正
制御方法について説明する。

【００２１】前記多層情報記録媒体としては、例えばガ
ラスあるいはプラスチックス等で円形に形成された屈折
率ｎ１の透明な基板の表面に、屈折率ｎ２の蛍光性物質
膜が貼り合わされて形成され、さらにこの蛍光性物質膜
層の上に屈折率ｎ１の接合層を介して第２の蛍光性物質
膜が形成され、これら蛍光性物質層と接合層が順次積層
された構成となっている。

【００２２】図２（ａ）は多層情報記録媒体の一部を示
す概略構成図、図２（ｂ）は多層情報記録媒体に光ビー
ムが集光する部分の拡大図、図２（ｃ）は多層情報記録
媒体の溝構造を説明するための拡大図である。蛍光性物
質膜は光ピックアップ装置からの光ビームが照射するこ
とにより、書き込み時には特性を変化させ、読み取り時
には前記書き込み時に蛍光物質の特性が変化した蛍光物
質が発色するようになっている。このため、読み取り時
に、蛍光が発光するか否かを検知することにより情報の
読み出しが行える。

【００２３】図４は蛍光物質のスペクトルを示す特性曲
線図である。励起光として波長λ１（例えば、６６０ｎ
ｍ）の光を照射することにより、波長λ２（６８０ｎ
ｍ）〜波長λ３（７４０ｎｍ）の蛍光を発色する。尚、
発色する光は無偏光かつインコヒーレントな状態にあ
る。

【００２４】蛍光物質は透明性（高透過率）を有するた
め、従来のＣＤやＤＶＤで用いられてきた色素や相変化
などの材料に比べ多層情報記録媒体の作製には適してい
る。蛍光物質と、基板または接合層の屈折率差｜ｎ１−
ｎ２｜は０．１以上となっている。

【００２５】このような場合、第１，第２の物質の境界
面での反射率が（０．１）＾２／（ｎ１＋ｎ２）＾２以
上となり、後述する通り第１，第２の物質の境界面で反
射した光源光を用いてフォーカスエラー信号，トラック
エラー信号がＳ／Ｎ比を確保した状態で検出可能とな
る。

【００２６】また、第１の物質と第２の物質の境界面
は、励起光の波長λ１，接合層の屈折率ｎ１のとして、
λ１／（８×ｎ１）の深さの溝が形成されている。後述
する通りプッシュプル信号の振幅が最大となり、Ｓ／Ｎ
比の確保された状態でトラック制御が可能である。

【００２７】図１（ａ）に示すように、反射光路中には
ビームスプリッタ１６からの光ビームを第１，第２の検
出系２０，２１に分配するための光路分離手段２２が配
置されている。光路分離手段２２は、サーボ用に用いる
光源光を除去し、情報信号である蛍光成分のみを第１の
検出系２０に導き、サーボ用として用いる光源光を第２
の検出系２１に導く働きをしている。

【００２８】光路分離手段２２の具体的な形態として
は、ダイクロイックプリズムが挙げられる。すなわちダ
イクロイックプリズムとして、サーボ用の光源光の波長
（λ＝６６０ｎｍ）を透過し、情報信号用の蛍光成分の
波長帯域（λ＝６８０〜７４０ｎｍ）を反射する性質を
有していればよい。

【００２９】また、光路分離手段２２の形態としては、
ダイクロイックプリズムでなく偏光状態による分配方法
であってもよい。すなわちサーボ用の直線偏光の光源光
を透過し、情報信号用の無偏光状態にある蛍光成分は反
射する性質を有していればよい。すなわち、光源光と同
一の偏光成分のみを透過する偏光ビームスプリッタを用
いてもよい。

【００３０】しかしながら、図４に示すように、これら
の光路分離手段２２の反射率特性は、光源光（λ＝６６
０ｎｍ／直線偏光）の反射率を０％とすることは難し
く、０．１〜１％程度反射して、第１の検出系２０の方
向に向かうため、第１の検出系２０の前段にフィルタ手
段２９を配置している。もしフイルタ手段２９がない場
合には、光路分離手段２２における光源光の反射光が
０．１〜１％程度でも、強度としては蛍光成分程度の光
ビームが第１の検出系２０の受光素子２５に入射するこ
とになり、大きなノイズになってしまう。

【００３１】この問題を防止するために、第１の検出系
２０の前段に蛍光成分を透過し、光源光を透過させない
フィルタ手段２９を配置すればよい。フィルタ手段２９
としては、光源光と同一方向の直線偏光を透過させず、
それ以外の偏光は透過させる偏光フィルタや、光源光の
波長（λ＝６６０ｎｍ）を透過せず、蛍光成分の波長帯
域（λ＝６８０〜７４０ｎｍ）は透過させるダイクロイ
ックフィルタが挙げられる。特に、光路分離手段２２と
してダイクロイックプリズムを用いた場合には、フィル
タ手段２９としては偏光選択性フィルタを使用し、光路
分離手段２２として偏光ビームスプリッタを用いた場合
にはフィルタ手段２９としてダイクロイックフィルタを
用いると、それぞれ特性の異なる遮断手段（偏光選択性
と波長選択性）を２段配置する構成となり、第１の検出
系２０への光源光の漏れ込みはほとんど無視できる大き
さに抑え込める。

【００３２】次に、蛍光信号等の受光用の受光素子とし
ては、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤと
いう）を用いることが望ましい。ＡＤＰは内部増倍機能
をもつ光検出器で微弱光検出に適している。一般にフォ
トダイオードを用いた光検出では読み出し回路の雑音レ
ベルが微弱光の検出限界を決定するが、ＡＤＰの場合、
読み出し回路以前に信号を増幅するため、読み出し回路
の雑音寄与分を等価的に増倍率分の１にすることができ
る。また、発色する蛍光分布が最大となる波長と、増倍
率が最大となる波長を略一致するようなＡＤＰを使用す
ることにより高Ｓ／Ｎ比の信号検出が可能となる。

【００３３】本実施の形態１では、蛍光物質中からの戻
り光に基づいて情報信号（一般的にＲＦ信号と呼ばれ
る）を第１の検出系で生成し、蛍光性物質膜と接合層ま
たは基板との境界面からの戻り光に基づいてトラックエ
ラー信号またはフォーカスエラー信号を第２の検出系で
生成している。蛍光成分でなく、各層の界面で反射した
光源光（励起光）を用いてフォーカス制御，トラック制
御を行うのは、蛍光成分でフォーカスエラー信号を生成
すると波長多重に伴ないフォーカス信号が劣化するこ
と、発色する蛍光量は境界面反射光に比べ大きな信号レ
ベルを確保できず、フォーカスエラー信号，トラックエ
ラー信号のＳ／Ｎ比が確保できないなどの理由による。

【００３４】以下に本実施の形態１におけるフォーカス
エラー信号，トラックエラー信号の生成方法について説
明する。まず、トラックエラー信号生成方法について説
明する。本実施の形態１では、トラックエラー信号生成
法としてプッシュプル法を用いている。このプッシュプ
ル法は、多層情報記録媒体上の案内溝（図２（ｃ）参
照）により反射回折された光ビームをトラック中心に対
して対称な位置にある受光素子の受光部（図５に示す４
分割受光面の領域Ａ＋領域Ｃと、領域Ｂ＋領域Ｄ）にお
ける出力差としてトラックエラー信号を生成する方法で
ある。

【００３５】すなわち、図６（ａ）に示すようにスポッ
トと案内溝（グルーブ部と呼ばれる）の中心、または、
スポットとランド部と言われる案内溝と案内溝の中間部
の中心が一致している場合は左右対称な反射回折光分布
が得られ、それ以外の場合は、図６（ｂ）に示すように
左右で反射光の強度分布がずれる。このためトラックを
横切ったときの受光部の出力差は図６（ｃ）のようなＳ
字曲線となる。

【００３６】なお、トラックエラー信号は、例えば「光
ディスク技術（尾上監修ラジオ技術社）」にも記載さ
れているように図７のようにグルーブ部の深さがλ／
（８×ｎ１）（ｎ１は基板の屈折率）としたときが最大
となり、溝の深さがλ／（４×ｎ１）のときは、ランド
部とグルーブ部のそれぞれで反射回折された光の位相差
がπとなるためお互いに干渉して打ち消されるため信号
はなくなってしまうという特性がある。本実施の形態１
では蛍光性物質膜と基板または接合層の境界面に形成さ
れている案内溝はλ／（８×ｎ１）の深さであるためプ
ッシュプル信号の振幅は大きく、Ｓ／Ｎ比が確保された
トラック制御が可能となる。

【００３７】また、本実施の形態１におけるフォーカス
信号生成方法として非点収差法を用いた場合について説
明する。非点収差法は、シリンドリカルレンズの通過で
発生する非点収差を積極的に利用してフォーカス誤差を
検出するものである。シリンドリカルレンズは単一方向
のみレンズとして働き、それと直交する方向は平行平板
と同じでレンズ作用は持たない。したがって、焦点距離
が異なってくるので非点収差が発生する。図８に示すよ
うに、レンズ作用を持たない断面から見た光ビームの焦
点位置は、シリンドリカルレンズ（円筒レンズ）に入る
前の収束光ビームの焦点位置とほぼ同じになるが、レン
ズ作用のある断面から見た光ビームはそこでは焦点を結
ばないため細い線像が得られる。

【００３８】実際的な信号の作り方を図９（ａ），
（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。図９（ｂ）に示すよ
うに、受光素子（４分割受光面）をＦの位置に設置し、
４分割受光面の４つの領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の出力信
号を（数１）により演算を行うと、この演算結果がフォ
ーカスエラー信号となる。

【００３９】

【数１】Ｆｅ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）

【００４０】つまり、図９（ｂ）に示すように多層情報
記録媒体が対物レンズの合焦平面となっている場合はＦ
の位置における受光素子上の光ビームは円形となり、Ｆ
ｅの演算結果はゼロとなる。図９（ａ）に示すように多
層情報記録媒体が対物レンズに近づくと反射光の結像位
置は遠ざかるので、縦長の楕円となり、Ｆｅ＞０とな
る。また、図９（ｃ）に示すように多層情報記録媒体が
遠ざかるとＦｅ＜０となる。

【００４１】これらのフォーカスエラー信号に基づき、
フォーカスサーボ，トラッキングサーボ制御用回路（図
示せず）により、対物レンズが駆動され、フォーカスサ
ーボ及びトラッキングサーボが実行される。

【００４２】しかしながら、前述のような蛍光性物質膜
と基板または接合層の境界面で生成されたフォーカスエ
ラー信号のゼロクロス位置と、蛍光性物質膜で発色が最
大となる位置（情報信号が最大となる位置）は異なって
いるため、境界面で生成されたフォーカスエラー信号が
ゼロクロスする位置でフォーカス制御を行った場合、読
み取られる情報信号のＳ／Ｎ比は劣化してしまう。

【００４３】そこで本実施の形態１では、第１の検出系
により第１の物質中または第２の物質中からの戻り光に
基づいてフォーカスエラー信号を生成し、この第１の検
出系と第２の検出系において観測されたフォーカスエラ
ー信号のゼロクロス位置における差分（図１０参照）を
求めて、第２の検出系で生成されたフォーカスエラー信
号に加算して、フォーカスサーボによる合焦位置を補正
している。

【００４４】これにより光ビームは蛍光が最大発色する
位置で合焦するように制御されている。また、前述のよ
うに、境界面における光源光の反射光を用いているた
め、波長多重に伴なうフォーカス信号の劣化が防げ、蛍
光成分によりフォーカス信号を生成した場合よりも大き
な信号レベルを確保できるため、高Ｓ／Ｎ比のフォーカ
ス制御が行える光ピックアップ装置を提供することがで
きる。

【００４５】図１１（ａ）は本発明の実施の形態２にお
ける光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図であ
る。本実施の形態２を示す図１１（ａ）の構成におい
て、実施の形態１を説明した図１（ａ）に示した構成と
概ね一致していることから、ここでは相違する点につい
て述べる。図１１（ａ）に示すように、多層情報記録媒
体１からの情報信号を読み取る第１の検出系２０の受光
素子２５の４分割受光面に代えて、１分割受光面の受光
素子３０（図１１（ｂ）参照）としたもので、これによ
り装置の簡素化、低コストを図っている。

【００４６】そして、本実施の形態２では、このような
受光素子（１分割受光面）を用いる第１の検出系２０で
観測された情報信号の最大位置と、第２の検出系２１で
観測されたフォーカスエラー信号のゼロクロス位置の差
分（図１２参照）を求めて、第２の検出系２１により生
成されたフォーカスエラー信号に加算して、フォーカス
サーボにおける合焦位置の補正を行う。これにより光ビ
ームは蛍光成分が最大発色する位置で合焦するように制
御することができる。

【００４７】本発明の実施の形態３として、前述の実施
の形態２を示す図１１（ａ）の構成と同一の光学系を用
いているが、本実施の形態３においては信号処理部（図
示せず）を実施の形態２よりも簡単な構成とした。すな
わち、図１１（ａ）に示す第２の検出系により生成され
るフォーカスエラー信号に、多層情報記録媒体の第１ま
たは第２の物質の膜厚の略１／２のデフォーカス量を加
算して、フォーカスサーボにおける合焦位置の補正を行
って、これにより光ビームは蛍光成分が最大発色する位
置で合焦するように制御することができる。

【００４８】ここで、前述した実施の形態１〜３のフォ
ーカスエラー信号の補正方法に関して比較すると、簡素
なシステムを提供するという観点から、実施の形態１で
は、２つの検出系によりフォーカスエラー信号の生成を
行うのに対して、実施の形態２では、フォーカスエラー
信号の生成は１つの検出系のみで良く。さらに、実施の
形態１，２では、２つの信号の比較によりオフセット補
正信号を生成するのに対し、実施の形態３では、予め決
められた所定量のオフセット値の加算を行うだけである
ため、信号生成は非常に簡素となる。

【００４９】しかしながら、高精度のフォーカス制御を
提供するという観点から、実施の形態３では、多層情報
記録媒体の製造上の誤差（膜厚１／２と蛍光成分が最大
発色となる位置の差分）が残留オフセットとなるのに対
して、実施の形態１，２では、蛍光成分が最大発色とな
る位置を観測しながらオフセット補正を行うため残留オ
フセットをなくすことができる。最終的には、コストと
性能のバランス比較を行って方式を選定すればよい。

【００５０】図１３は本発明の実施の形態４である前述
の光ピックアップ装置を備えた情報記録再生装置の概略
を示す斜視図である。図１３に示す情報記録再生装置３
５において、光ディスク１を格納したカートリッジ３３
は、情報記録再生装置３５の開口部３４より挿入され、
光ディスク１はスピンドルモータ３７により回転駆動さ
れる。この光ディスク１から情報，制御用の信号を読み
出す光ピックアップ装置は、キャリッジ移動機構３９に
駆動制御されるキャリッジに３８に搭載され、前述した
フォーカス制御，トラック制御が行われる。

【００５１】また、図１３において、各種信号処理回路
あるいは各種の入出力端子等の図示は省略してあるが、
実際の装置においては必要な構成要素であることはいう
までもない。本実施の形態４の情報記録再生装置によれ
ば、光ピックアップ装置が高Ｓ／Ｎ比、安定の取れたサ
ーボ制御が可能であるため、多層情報記録媒体（光ディ
スク）の記録・再生装置として実現できることは言うま
でもない。

【００５２】なお、本発明は各実施の形態において説明
した例に限られるものではなく、情報記録媒体は多層型
のものに限られるものでなく、一層であってもよく。情
報記録媒体の基板と接合層が同一の屈折率を想定してい
たが異なるものであってもよく。また、屈折率の同一の
物質が交互に積層している必要はない。例えば、光源か
ら離れる方向に層数が進むにつれ到達光量は低くなる。
よって光源から離れる方向の層ほど隣接層の屈折率差を
大きくなるような物質を選択することにより、サーボエ
ラー信号レベルを各層で略一致させるなどの方法があ
る。

【００５３】さらに、層構成としては記録可能な層と読
取り専用の層などの繰り返しであってもよく。また、物
質は蛍光材料である必要はなく。光に反応し、読み取り
時にコントラストがとれる物質であればよい。例えば、
フォトクロミック材料，フォトポリマー材料，フォトリ
フラクティブ材料、あるいは従来から用いられているＭ
Ｏ材料，色素材料，相変化材料であってもよい。

【００５４】また、光路分離手段としてプリズムを用い
た場合を説明したが、波長選択性ホログラムや偏光選択
性ホログラムを用いてもよく。光路分離手段として蛍光
成分を反射し、光源光を透過する構成で説明したが逆で
あってもよく。この場合には第１の検出系と第２の検出
系も同時に逆とする。

【００５５】図１（ａ），図１１（ａ）で用いている光
学部品については二つの機能部品を接合することにより
一部品とした構成であってもよい。これにより組み付け
の容易化が図れる。また光源や受光素子を一つのＣＡＮ
にパッケージングした構成であってもよい。

【００５６】フォーカス信号は、非点収差法に限られる
ものではない。すなわちナイフエッジ法やビームサイズ
法などであってもよい。トラッキング法についてもプッ
シュプル法に限られる物でなく、位相差法や差動プッシ
ュプル法、３ビーム法であってもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多層情報記録媒体を記録あるいは再生する際に、蛍光で
なく、各層の界面で反射した光源光（励起光）を用いて
フォーカス制御，トラック制御を行って、各層における
高精度かつ安定したフォーカス制御，トラック制御を行
うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における光ピッ
クアップ装置の光学系、（ｂ）は４分割受光面の受光素
子を示す概略構成図

【図２】（ａ）は本発明の実施の形態１における多層情
報記録媒体の一部を示す概略構成図、（ｂ）は多層情報
記録媒体に光ビームが集光する部分の拡大図、（ｃ）は
多層情報記録媒体の溝構造を説明するための拡大図

【図３】蛍光発光の分布を示す特性曲線図

【図４】蛍光物質のスペクトルを示す特性曲線図

【図５】本発明の実施の形態１における受光素子の４分
割受光面の領域を示す図

【図６】（ａ）はスポットと案内溝の中心、または案内
溝と案内溝の中間部の中心が一致したトラック一致の状
態、（ｂ）はトラックずれの状態、（ｃ）はトラックを
横切ったときの受光部の出力差のＳ字曲線を示す図

【図７】案内溝の深さに応じたトラックエラー信号，反
射光量の関係を示す特性曲線図

【図８】検出レンズと円筒レンズの焦点位置を説明する
図

【図９】（ａ）は多層情報記録媒体が対物レンズに近づ
いた状態、（ｂ）は多層情報記録媒体が対物レンズの合
焦平面となっている状態、（ｃ）は多層情報記録媒体が
遠ざかった状態を説明する図

【図１０】第１の検出系と第２の検出系において観測さ
れたフォーカスエラー信号のゼロクロス位置における差
分を求めるＳ字曲線を示す図

【図１１】（ａ）は本発明の実施の形態２における光ピ
ックアップ装置の光学系、（ｂ）は１分割受光面の受光
素子を示す概略構成図

【図１２】第１の検出系で観測の情報信号の最大位置
と、第２の検出系で観測のフォーカスエラー信号のゼロ
クロス位置の差分を求める曲線を示す図

【図１３】本発明の実施の形態４である光ピックアップ
装置を備えた情報記録再生装置の概略を示す斜視図

【図１４】従来の光学ヘッドの概略構成を示すブロック
図

【図１５】レンズ系の色収差の影響による各波長でオフ
セットした蛍光発光のＳ字曲線を示す図

【図１６】検出器の受光量に蛍光発光の分布が重みとし
て加わったＳ字曲線を示す図

【符号の説明】

１光ディスク（多層情報記録媒体）２基板３蛍光性物質膜１０光学ヘッド１１対物レンズ１３ＮＡ変換素子１４半導体レーザ１５コリメートレンズ１６ビームスプリッタ１７，２３，２６集光レンズ１８光検出器２０第１の検出系２１第２の検出系２２光路分離手段２４，２７シリンドリカルレンズ２５，２８受光素子２９フィルタ手段３２シャッタ３３カートリッジ３５情報記録再生装置３７スピンドルモータ３８キャリッジ３９キャリッジ移動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｚ 7/24 ５０１ 7/24 ５０１Ｚ５２２５２２Ａ５２２Ｐ５６１５６１Ｐ (72)発明者中村康行東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 5D029 JB13 JC01 JC06 WB17 WC04 WC05 WD12 5D090 AA01 BB12 CC14 FF02 FF05 GG07 LL01 5D117 AA02 DD01 EE01 HH01 HH03 HH10 5D118 AA14 BA01 BB08 CD02 CD03 DA16 5D119 AA43 BA01 BB13 EA02 EA03 JA25 KA02 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率ｎ１の第１の物質と、屈折率ｎ２
（≠ｎ１）の第２の物質が積層された情報記録媒体に情
報の記録再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１の物質中または前記第２の物質中からの戻り光
に基づいて情報信号を生成する第１の検出系と、前記第
１の物質と第２の物質の境界面からの戻り光に基づいて
トラックエラー信号またはフォーカスエラー信号を生成
する第２の検出系とを備えたことを特徴とする光ピック
アップ装置。
【請求項２】前記第１の検出系に、情報記録媒体の第
１の物質中または第２の物質中からの戻り光に基づいて
フォーカスエラー信号を生成する手段を備え、前記第１
の検出系と第２の検出系とにより観測されたフォーカス
エラー信号のゼロクロス位置の差分を求め、前記第２の
検出系により生成されたフォーカスエラー信号に加算し
て、フォーカスサーボにおける合焦位置を補正したこと
を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】前記第１の検出系により観測された情報
信号の最大位置と、前記第２の検出系により観測された
フォーカスエラー信号のゼロクロス位置との差分を求
め、前記第２の検出系により生成されたフォーカスエラ
ー信号に加算して、フォーカスサーボにおける合焦位置
を補正したことを特徴とする請求項１記載の光ピックア
ップ装置。
【請求項４】前記第２の検出系により生成されたフォ
ーカスエラー信号に、情報記録媒体の第１の物質または
第２の物質の膜厚の略１／２のデフォーカス量を加算し
て、フォーカスサーボにおける合焦位置を補正したこと
を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】前記第２の検出系に、略直線偏光の光ビ
ームが照射されると無偏光の光ビームを発光する第１ま
たは第２の物質からの光源光と同一方向の直線偏光成分
の光ビームを分離して導き、前記第１の検出系に、前記
光源光と同一方向の直線偏光成分以外の光ビームを分離
して導く光ビームの光路変更手段を備えたことを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアッ
プ装置。
【請求項６】前記第１の検出系に、波長λ１の光ビー
ムが照射されると波長λ２〜λ３の光ビームを発光する
第１または第２の物質からの前記波長λ２〜λ３の光ビ
ームを分離して導き、前記第２の検出系に、前記波長λ
１の光ビームを分離して導く光ビームの光路分離手段を
備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】前記第１の検出系の前段に、光源光と同
一方向の直線偏光成分の光ビームを不透過とし、前記光
源光と同一方向の直線偏光成分以外の光ビームを透過す
るフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】前記第１の検出系の前段に、波長λ１の
光ビームを不透過とし、波長λ２〜λ３の光ビームを透
過するフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項１
〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】前記第１の検出系または第２の検出系
に、受光素子としてアバランシェフォトダイオードを用
いたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記
載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】前記アバランシェフォトダイオードに
おいて、任意の波長域の光ビームを発光する第１または
第２の物質の発光によって、蛍光分布の最大となる波長
と、増倍率が最大となる波長とを略一致させたことを特
徴とする請求項９記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の光ピックアップ装置に用いる情報記録媒体であって、
積層された第１の物質と第２の物質との屈折率差を、
０．１以上としたことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１２】前記情報記録媒体における第１または
第２の物質に、蛍光特性を有する物質を用いたことを特
徴とする請求項１１記載の情報記録媒体。
【請求項１３】前記情報記録媒体における第１の物質
と第２の物質との境界面に、波長λ１／（８×屈折率ｎ
１）の深さの溝を形成したことを特徴とする請求項１１
または１２記載の情報記録媒体。
【請求項１４】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の光ピックアップ装置を備えた情報記録再生装置であっ
て、情報記録媒体に情報の記録再生を行う第１および第
２の検出系を設けた前記光ピックアップ装置を搭載した
ことを特徴とする情報記録再生装置。